Ultrafast Spin Accumulations Drive Magnetization Reversal in Multilayers
Université de Lorraine（洛林大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（产业技术综合研究所）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
超快自旋积累驱动多层磁化反转，揭示了超快磁化动态对自旋阀自由层磁态的影响，为超快自旋电子器件设计提供新原理。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced real-space topology control of spin wave resonances
本文利用飞秒激光在亚铁磁性多层膜中通过非平衡超快转变磁性自旋织构，实现自旋波共振的实空间拓扑调控，并通过微磁学模拟和洛伦兹电镜验证。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-equillibrium ultrafast optical excitation as a stimulus for ultra-small field-free magnetic skyrmions in ferrimagnetic GdFeCo
本研究通过原子尺度自旋动力学模拟证明，飞秒激光加热可在非晶 GdFeCo 中于皮秒尺度产生无场超小磁性斯格明子，并揭示其稳定与调控机制。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Biomimetic Omnidirectional Anti-reflective Glass via Direct Ultrafast Laser Nanostructuring
我们报告一个单一的步骤，仿生方法实现全方位透明减反射玻璃。特别是，它表明，圆偏振超短激光脉冲产生自组织纳米柱结构的熔融石英（二氧化硅）。激光诱导的纳米结构在玻璃表面上选择性地纹理化，以模拟空间随机性、柱状形态以及在玻璃翅蝴蝶Greta oto[1]和各种蝉属物种[2]的翅膀上发现的显著的抗反射特性。人造结构在可见光和红外频率范围内都表现出令人印象深刻的抗反射特性。因此，激光处理的玻璃表面对于S-P线性偏振配置的可见光谱中的各种入射角显示出小于1%的反射率。而在近红外光谱中，激光纹理化玻璃与原始玻璃相比显示出更高的透射率。可以预见，我们目前的研究结果将彻底改变抗反射透明表面的技术，并影响从玻璃显示器到光电子器件的众多应用。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Strain engineering of ultrafast magnetism in the room-temperature vdW ferromagnet Fe3GaTe2
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
通过施加高达4.2%的拉伸应变，在室温范德华铁磁体Fe3GaTe2中实现了平衡磁响应和超快去磁动力学的连续调控，揭示了应变加速超快去磁的机制。
2026-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Picosecond acoustic excitation driven ultrafast magnetization dynamics in dielectric Bi-substituted yttrium iron garnet
利用飞秒光脉冲，我们研究了超快磁化动力学诱导的铋取代钇铁石榴石（Bi-YIG）埋在厚的Cu/Pt金属双层的介质膜。我们发现，从Pt表面激发样品发射声应变脉冲传播到石榴石膜。我们发现，这种应变脉冲在铁磁共振的频率下在Bi-YIG中引起相干磁化进动。观察到的现象可以解释通过逆磁致伸缩效应的磁晶各向异性的应变引起的变化。这些发现为复杂异质结构器件中磁性石榴石的磁化控制开辟了新的视角。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the role of orbital magnetism in ultrafast laser-induced demagnetization in multisublattice metallic magnets by terahertz spectroscopy
采用THz辐射和瞬态磁光响应同时探测的方法，研究了具有面内磁各向异性的多亚晶格磁体NdFeCo和GdFeCo金属玻璃的超快激光诱导磁化动力学.一个令人满意的定量协议之间的动力学揭示这两种技术的帮助下获得GdFeCo。对于NdFeCo的太赫兹辐射揭示了更快的动态比磁光响应。这表明，除了自旋动力学的Fe超快激光激发触发更快的磁化动力学的Nd。
2014-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of coupled magnetic phases in epitaxial TbMnO3 films revealed by ultrafast optical spectroscopy
利用超快光泵浦-探测光谱技术，通过TbMnO 3薄膜的时域特征，揭示了多铁性薄膜中反铁磁/铁电和铁磁耦合有序的共存.我们的观察结果解释了一个理论模型，描述了不同的磁性储层之间的耦合。这些结果可以指导研究人员创造新型多铁性材料，将铁磁、反铁磁和铁电特性结合在一种化合物中。
2012-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Finite size effects on the ultrafast remagnetization dynamics of FePt
我们研究了FePt在L10相中的超快磁化动力学，在光加热脉冲后，用于热辅助磁纪录。我们比较了连续和纳米颗粒薄膜，并强调了有限尺寸的再磁化动力学的影响。再磁化速度显着增加外部磁场仅为连续的薄膜，畴壁运动支配的动态。在连续膜中的超快再磁化动力学只占主导地位的高磁场的制度中的热传输，而冷却所需的时间尺度是普遍的颗粒膜中的所有磁场强度。这些发现突出了研究磁性材料内禀热输运性质的必要条件。
2019-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically-induced magnetization switching in NiCo2O4 thin films using ultrafast lasers
本文利用MOKE显微镜观察了具有垂直磁各向异性的NCO外延薄膜在无外加磁场下的激光诱导磁化反转，发现在380 K及以上可实现累积全光反转，为超快无磁场磁化存储提供新途径。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange-enhancement of the ultrafast magnetic order dynamics in antiferromagnets
我们从理论上证明了反铁磁体中的超快磁序动力学是交换增强的。我们提供了一个运动方程的磁序动力学验证的计算机模拟使用原子自旋动力学方法。亚晶格之间的角动量交换加速了反铁磁体中的动力学，而这在铁磁体中是不存在的。
2022-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved ultrafast precessional magnetization reversal
提出了微结构中准弹道旋进磁开关的空间分辨测量方法。交叉电流线允许由重合的纵向和横向磁场脉冲引起的进动开关的详细研究。虽然响应最初在空间上是均匀的，但会发生失相，导致不均匀性和瞬态退磁。尽管有一种新的方法来抑制端域的剩磁，这种不均匀性。结果对磁性装置中弹道岁差切换的可靠性具有影响。
2002-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of ultrafast magnetization of non-magnetic semiconductors with localized conduction bands
利用飞秒光脉冲对非磁性半导体进行磁化，对于实现材料自旋动力学的全光控制和开发更快的存储器件至关重要。然而，其检测条件在很大程度上是未知的。在这项工作中，我们确定了超快磁化的观察标准，并严格讨论了阻碍其实验检测的困难。我们发现，非磁性半导体的超快磁化可以在具有非常局域化的导带态和更多离域的价带的化合物中观察到，例如在p-d电荷转移带隙的情况下。通过约束和含时的密度泛函理论模拟，我们证明了在真实的注量下，通过超快脉冲可以在抗磁性半导体V2 O 5中诱导出瞬态亚铁磁态.亚铁磁态在钒（导电）和氧（价）态上具有相反的磁矩。我们的方法超越了V2 O 5的情况下，因为它确定了计算筛选的非磁性半导体超快磁性的关键要求。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Distinct element-specific nanoscale magnetization dynamics following ultrafast laser excitation
本研究利用时间分辨超快EUV磁散射技术，发现[Co/Ni/Pt]多层膜中Co和Ni元素在超快激光激发后具有截然不同的纳米尺度磁化动力学畸变，揭示了远离平衡态下畴图案的3D畸变。
2025-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Néel vector switching
Max-Born-Institute for Non-Linear Optics（马克斯·玻恩非线性光学与超短脉冲光谱研究所）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）
研究提出在反铁磁体中实现超快切换，利用超快自旋电流产生有效磁场，推动磁序在六种非列态间切换，为超快磁操控提供新途径。
2026-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Giant moment increase by ultrafast laser light
本研究通过紧束缚模型和时间依赖密度泛函理论发现，调谐至二维磁性材料多数自旋导带的超快激光可引发巨磁矩增加，揭示了光脉冲双向调控磁矩的通用机制。
2025-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Ultrafast Spin Dynamics and Photoinduced Insulator-to-Metal Transition in $α$-$RuCl_3$
本文利用含时密度泛函理论探究了 $α$-$RuCl_3$ 的超快激光诱导动力学，揭示了激光脉冲在几十飞秒内引发超快退磁与非平衡绝缘体-金属相变，且自旋响应依赖于激光波长和偏振，为超快调控二维磁体实现近邻自旋液体相提供了物理见解。
2022-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast laser-induced changes of the magnetic anisotropy in a low-symmetry iron garnet film
以生长在（210）取向Gd_3Ga_5O_（12）衬底上的低对称性（YBiPrLu）_3（FeGa）_5O_（12）薄膜为模型介质，探讨了飞秒激光脉冲改变介质铁磁石榴石各向异性的热机制.我们表明，通过光谱磁光泵浦探测技术和唯象分析，在这样的薄膜中的磁化旋进是由激光诱导的生长诱导的磁各向异性的变化以及众所周知的超快逆法拉第效应。磁各向异性的变化是由皮秒时间尺度上任意偏振的激光脉冲引起的晶格加热介导的。我们表明，外部磁场相对于磁化易平面的取向显着影响通过各向异性变化激发的进动。重要的是，来自超快逆法拉第效应的相对贡献和不同生长诱导的各向异性参数的变化可以通过改变所施加的磁场强度和方向来控制。结果，可以逐渐调谐所激励的磁化进动的幅度和初始相位。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic probe of ultrafast magnetization dynamics in the extreme ultraviolet spectral range
FELIX Laboratory, Radboud University（费利克斯实验室，拉德堡德大学）
本研究提出一种新的几何配置，结合磁光克尔效应与布鲁斯特角附近的反射率依赖性，利用线偏振光探测生长在XUV不透明基底上的面外磁化系统的超快磁化动力学，并通过模拟和实验数据全面验证了该技术。
2025-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast Electron Dynamics in Magnetic Thin Films
在过去的几十年里，磁系统中的超快自旋动力学与高能激光脉冲的热沉积有关，限制了对自旋序的选择性访问。在这里，我们使用一个长波长太赫兹泵浦光学探针设置测量超快时间尺度的结构特征。我们发现，完全退磁是可能的与<6太赫兹脉冲。这与纵向声学声子和电子响应同时发生，随后是磁响应。完全退磁所需的通量很低，排除了高功率光源的必要性。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching of the electric polarization and magnetic chirality in BiFeO3 by an electric field
使用基于第一性原理的有效哈密顿在分子动力学模拟，我们发现，施加一个电场是相反的极化的初始方向的结果在切换的极化和磁手性矢量的多铁性BiFeO 3在超快的步伐（即皮秒的顺序）。我们讨论了这种双重超快开关的起源，发现它涉及原始的中间磁态，并可能为设计各种器件带来希望。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Robust magnetic order upon ultrafast excitation of an antiferromagnet
光激发引起的磁有序的超快操纵是由电子、晶格和自旋子系统之间复杂的能量和动量流控制的。虽然通常采用各种模型来描述这些动态，一个突出的例子是微观三温模型（M3 TM），系统的，定量的比较，能量流和磁序的动态是稀缺的。在这里，我们将M3 TM应用于层状反铁磁体GdRh $_2$ Si $_2$的超快磁序动力学。飞秒动态的电子温度，表面铁磁秩序，和体反铁磁秩序，探讨在不同的泵注量采用时间和角度分辨的光电子能谱和时间分辨的共振磁软x射线衍射，分别。在光激发后，表面铁磁有序和体反铁磁有序动力学都表现出两个相似时间尺度（<1 ps，~10 ps）的两步退磁行为，表明局域4f和巡游导电电子之间存在强的交换耦合。尽管有一个很好的定性协议，M3 TM预测更大的退磁比我们的实验观察，这可以通过一个短暂的，与注量相关的Néel温度增加的现象描述。我们的研究结果表明，超出平均场描述的影响必须考虑超快磁序动力学的定量描述。
2022-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Massively parallel atomistic simulation of ultrafast thermal spin dynamics of a permalloy vortex
超快磁化动力学探测磁性材料的最基本属性，探索有关负责磁现象的基本相互作用的问题。热效应对于金属系统的激光诱导动力学是非常重要的，但是对于拓扑磁结构的动力学却知之甚少。在这里，我们应用大规模并行原子自旋动力学模拟研究坡莫合金涡旋的50 fs激光脉冲的响应。我们发现，宏观上的短时间尺度的动力学是无法区分的散装，但强大的边缘自旋波导致一个复杂的时间演化的磁性结构和长寿命的纳秒时间尺度上的振荡。在不久的将来，这种模拟将提供前所未有的洞察力的磁性材料和设备的动态超越连续微磁学的近似。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The terahertz frontier for ultrafast coherent magnetic switching: Terahertz-induced demagnetization in ferromagnets
非热相干磁旋进与超快退磁之间的跃迁频率可以说是当今磁学科学和技术中最需要解决的问题。到目前为止，它被认为是在太赫兹（THz）范围内。在这里，使用一个超强的低频太赫兹子弹，和薄的磁性层，我们报告的实验证据表明，完全相干的非热太赫兹磁开关可能永远无法达到传统的铁磁薄膜。在高激发强度下，虽然自旋仍然与THz磁场相干地旋进，但沉积的THz能量引发超快退磁并最终导致材料损伤。这一系列现象是同时发生的。报告的实验设定了根本性的限制，并对电子和磁系统之间的耦合以及超快时间尺度上相关的结构动力学提出了质疑。
2015-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast phononic switching of magnetization
识别一个有效的途径来改变序参量通过一个微妙的激励耦合的高频模式是该领域的超快相变的最终目标。这是磁学中一个特别有趣的研究方向，其中自旋和晶格激发之间的耦合是磁化反转所必需的。然而，尽管进行了几次尝试，通过声子模式的共振泵浦在磁状态之间切换尚未得到证实。在这里，我们展示了如何在磁性石榴石薄膜的纵向光学声子模式的超快共振激发开关磁化到一个奇特的四极磁畴模式，明确揭示了磁弹性机制的开关。相反，强吸收横声子模的激发只产生热退磁效应。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic electronic configurations after ultrafast magnetization dynamics
我们提供了一个模型，用于预测铁磁性Fe的电子和磁性配置后，超快的磁化强度下降或增加。该模型是基于良好的接地假设，超快磁化变化后，系统达到部分热平衡。用统计学的方法可以证明，在磁化强度降低或增加的情况下，磁结构是不同的。预测的磁性配置，然后用于计算在3 p（M）的吸收边，这可以与实验T-MOKE数据中观察到的变化的介电响应。理论和实验之间良好的定性一致性为磁化强度的超快增加的存在提供了实质性的支持，这在过去几年中一直存在激烈的争论。
2015-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Skew scattering and side jump of spin wave across magnetic texture
自旋波和磁织构是磁系统中的两种基本激发，它们之间的相互作用导致了丰富的磁现象。通过用自旋波和磁织构各自的集体坐标描述它们，我们发现它们作为经典粒子在相互电磁场中相互作用。基于这个统一的集体坐标模型，我们发现自旋波通过磁织构时，既可能发生斜散射，也可能发生侧跳。斜散射与织构的磁拓扑结构相关，而侧跳与织构的总磁化强度相关。通过研究自旋波穿过拓扑磁Skyrmion和拓扑平凡磁泡的轨迹，我们分别说明了斜散射和边跳的概念。
2020-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon mediated spin-flip as driving mechanism for ultrafast magnetization dynamics in 3$d$ ferromagnets
尽管密集的实验努力，理论建议和建模方法，缺乏共识存在的内在机制驱动超快磁化动力学3 $d$铁磁体。在这项工作中，我们发现的证据，电子-声子介导的自旋翻转的驱动机制的超快磁化动力学在所有3个$d$铁磁体;镍，铁和钴。我们使用一个微观三温度模型，从第一性原理计算的参数，这已被验证，从以前的实验中提取的电子和晶格动力学的直接比较。通过直接比较实验测得的磁化动力学不同的激光能量密度，我们确定的自旋翻转概率的每种材料。与以前的研究结果相反，但在协议从头计算的预测，我们发现，相对较小的值的自旋翻转概率使超快退磁在所有3个$d$铁磁体。
2022-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the nature of the ultrafast magnetic phase transition in Ni by correlating extreme ultraviolet magneto-optic and photoemission spectroscopies
通过在极紫外波长下的时间和角度分辨光电子能谱以及时间分辨横向磁光克尔效应的测量，我们揭示了Ni超快光致磁相变的普遍性质。这使我们能够解释镍在所有激光能量密度下的超快磁响应-从低激光能量密度下磁化强度的小幅降低到高激光能量密度下的完全淬火。两种探测方法表现出相同的退磁和恢复时间尺度。我们进一步表明，Ni的超快去磁确实是一种磁性相变，在20 fs内启动，随后在~200 fs内材料去磁，随后在500 fs至>70 ps的时间尺度上恢复磁化。我们还提供了两个竞争渠道的证据，在恢复过程中有两个不同的时间尺度，这表明材料中存在共存相。
2018-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast magnetization dynamics in uniaxial ferrimagnets with compensation point. GdFeCo
在准反铁磁近似下推导了一个有效的拉格朗日量，该拉格朗日量可以描述单轴f-d（稀土-过渡金属）亚铁磁体在外磁场作用下，在磁化补偿点附近的磁化动力学.我们进行计算的参数GdFeCo，金属亚铁磁体的补偿点，是在超快磁性的最有前途的材料之一。使用开发的方法，我们发现的扭矩，由于超快退磁脉冲，可以引起的超短激光或电流脉冲的磁化作用。我们表明，扭矩是非零的，只有在非共线的磁相，可以通过施加外部磁场的材料获得。磁化动力学振幅及其时间尺度的相干响应在一定的磁场值附近表现出临界行为，对应于类似自旋翻转的相变。理解这些效应的潜在机制为有效控制自旋动力学的振幅和时间尺度开辟了道路，这是超快磁性领域的核心问题之一。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Influence of interlayer exchange coupling on ultrafast laser-induced magnetization reversal in ferromagnetic spin valves
本研究通过改变Cu间隔层厚度，发现2.32 nm为关键阈值，高于此阈值单脉冲可稳定反转磁化，低于则需连续照射，揭示了层间交换耦合对超快磁化反转的影响。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamical path for the switching of a ferrimagnet after femtosecond heating
最近有报道称，仅通过超快加热就可以在稀土、过渡金属亚铁磁合金中实现超快激光诱导磁开关。使用原子模拟和亚铁磁Landau-Lifshitz-Bloch形式主义，我们证明，开关发生的角动量是必要的，从纵向到横向磁化分量转移。这种动力学路径导致磁化翻转和随后的超快进动所造成的纳米尺度上的亚晶格间交换场。
2013-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Competing signatures of intersite and interlayer spin transfer in the ultrafast magnetization dynamics
本研究探究了位点间与层间自旋转移对超快磁化动力学的竞争影响，发现层间自旋转移的存在会削弱光诱导位点间自旋转移的作用，为极短时间尺度调控合金磁化动力学提供了新方法。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin wave vortex as topological probe of magnetic texture
本文证明自旋波在拓扑非平凡磁织构上传播时普遍形成涡旋，其卷绕数与磁织构拓扑密度相关，可用于反向构建磁化分布并揭示磁振子拓扑霍尔角的普适关系。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast All Optical Magnetization Control for Broadband Terahertz Spin Wave Generation
利用飞秒激光脉冲对磁化强度进行全光操纵，可以按需产生太赫兹自旋波。本文提出了一个能量平衡模型，该模型解释了铁、钴、镍、钆和镍$_{2}$ MnSn Heusler合金五种不同磁性金属薄膜从激光脉冲到电子浴的耦合声子、自旋和磁化的能量转移率。基于金属磁性薄膜的居里温度（T $_{C}$），在金属磁性薄膜中出现两种类型的瞬态磁化动力学：I型（Fe、Co和Ni，T $_{C}$ >室温，RT）和II型薄膜（Gd和Ni $_{2}$ MnSn，T $_{C}$ $\approx$ RT）。研究了激光能量密度和脉冲宽度对单脉冲高斯激光的影响以及金属薄膜厚度对磁化动力学的影响。光谱动力学表明，宽带自旋波高达24太赫兹，可以产生全光操纵这些纳米薄膜的磁化。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast inhomogeneous magnetization dynamics analyzed by interface-sensitive nonlinear magneto-optics
我们分析了激光诱导的超快，空间不均匀的磁化外延Co/Cu（001）薄膜在0.4-10 nm的厚度范围内的动力学与时间分辨磁化诱导的二次谐波产生，探测飞秒自旋动力学在真空/Co和Co/Cu界面。这两种贡献的干扰使得整个信号对两个界面之间的瞬态磁化重分布的差异（即铁磁膜中的超快磁化分布）特别敏感。我们发现，在膜的厚度高达3 nm的表面处的更强的退磁，因为膜的厚度小于介导退磁的自旋电流的有效平均自由程，即，多数载流子和少数载流子的平均自由程之间的差。对于大于3 nm的膜厚度，磁化曲线反转，因为大多数自旋可以逃逸到导电基板仅从界面附近的区域。
2016-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast terahertz field control of the emergent magnetic and electronic interactions at oxide interfaces
本研究利用强太赫兹电场脉冲调控LaNiO3/CaMnO3超晶格界面铁磁态，揭示亚皮秒电子响应、快速退磁及多皮秒磁动力学，为氧化物界面二维铁磁态的超快电控提供新途径。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Few-nm tracking of magnetic vortex orbits and their decay with ultrafast Lorentz microscopy
透射电子显微镜是表征纳米磁性结构的最有力的技术之一。鉴于磁状态快速控制方案的重要性，时间分辨显微镜技术在基础和应用研究中受到高度追捧。在这里，我们实现时间分辨洛伦兹成像结合使用超快透射电子显微镜的同步射频激发。作为一个模型系统，我们研究了电流驱动的涡旋核心在2 $\mathrmμ$ m大小的磁性纳米岛的回转。我们记录的连续波激发的涡核的轨迹，实现了定位精度为$\pm$ 2 nm的几分钟的积分时间。此外，通过跟踪的核心位置后，迅速切断电流，我们发现一个时间硬化的自由振荡频率和增加的轨道衰减率归因于局部无序的涡旋势。
2019-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Magnetoelasticity-driven phase inversion of ultrafast spin precession in NixFe100-x thin films
我们提出了强有力的证据，磁弹性的决定性作用的超快自旋动力学的铁磁NixFe 100-x合金薄膜。在晶体结构没有变化的情况下，我们观察到在x = 87.0 - 97.5的范围内自旋旋进的突然π相反转。此外，还发现通过改变泵浦能量密度，相位连续变化并反转其符号。这些不能简单地解释温度依赖性的磁晶，退磁，和塞曼领域已被传统地认为是迄今为止在描述自旋动力学。通过温度和成分依赖的模拟，加上从晶格热应变产生的磁弹性场，我们发现，常规和磁弹性场在x = 95.3附近竞争，其中自旋动力学显示出最大的相移。对于分析的理解，我们进一步表明，居里温度，饱和磁化强度和磁致伸缩，这被证明是最重要的宏观参数的温度依赖性的相互作用，决定了超快自旋动力学。我们的广泛研究强调，磁弹性是充分理解超快自旋动力学驱动机制的关键因素。
2022-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Creation of Magnetic Skyrmion Bubble Lattices by Ultrafast Laser in Ultrathin Films
磁性Skyrmions是一种拓扑非平凡的自旋织构，在纳米尺度的自旋电子器件中作为稳定的信息载体具有很大的应用前景。开发基于Skyrmion的新型存储器和逻辑器件的主要挑战之一是在环境条件下快速和受控地创建磁性Skyrmion。在这里，我们证明了单一的超快（35 fs）激光脉冲诱导产生的skyrmion气泡和skyrmion气泡晶格的铁磁状态在室温下溅射磁性薄膜。随着激光能量密度的增加，skyrmion泡密度逐渐增加，最终达到饱和，形成无序的六方晶格。此外，我们提出的skyrmion气泡晶格配置导致增强的拓扑稳定性相比，孤立的skyrmion，这表明其有前途的数据存储中的使用。我们的发现揭示了在常见材料中skyrmion气泡晶格的光学方法，为新兴的基于skyrmion的记忆和突触设备铺平了道路。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-Spiral Enhancement of Ultrafast Light-Polarization-Robust Magnetization
Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Department of Physics, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）
本文通过对称性约束规则和实时含时密度泛函理论计算，揭示了自旋螺旋磁体中光偏振鲁棒磁化的机制，并发现激光激发可诱导自旋螺旋单层NiI₂中的实空间退磁、旋转和振荡。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Magnetization Precession in GaMnAs induced by Ultrafast Optical Excitation
我们利用飞秒光脉冲来诱导、控制和监测铁磁Ga 0.965Mn 0.035As的磁化旋进。在温度低于~40 K，我们观察到相干振荡的本地锰自旋，引发的超快光致重定向的面内易轴。在一定泵浦强度以上的振荡的振幅饱和表明易轴在~TC/2以上保持不变。我们发现观察到的磁化旋进阻尼（吉尔伯特阻尼）强烈依赖于泵浦激光强度，但在很大程度上与环境温度无关。我们提供了一个物理解释所观察到的光诱导集体锰自旋弛豫和进动。
2007-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Emergence of Ferromagnetism in Antiferromagnetic FeRh in High Magnetic Fields
本研究利用磁光克尔效应探究了飞秒激光脉冲加热下FeRh从反铁磁到铁磁态的超快相变动力学，发现倾斜反铁磁相中磁化在2 ps内涌现，为该材料中最快磁化过程。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast enhancement of interfacial exchange coupling in ferromagnetic bilayer
在磁性异质结构中，不同材料之间的磁相互作用通常定义了器件的功能，快速自旋操纵是超快自旋电子学发展中的关键问题。虽然最近开发的光学方法，如超快自旋转移和自旋轨道扭矩打开新的途径，快速自旋操纵，这些过程没有充分利用铁磁多层系统中的界面磁耦合效应提供的独特的可能性。在这里，我们实验证明超快光增强界面交换相互作用的铁磁Co $_2$ FeAl/（Ga，Mn）As系统在低激光能量密度水平。在5 K时，Co $_2$ FeAl与（Ga，Mn）As层的激发效率比GaAs层的激发效率高30-40倍，这是由于两个铁磁层之间通过光激发电荷转移的光增强交换耦合相互作用。此外，相干自旋进动持续到室温，不包括在（Ga，Mn）As层中的光增强磁化的驱动，并指示邻近效应相关的光激发机制。结果强调了考虑铁磁异质结构中界面交换相互作用的范围以及如何利用这些磁耦合效应进行超快，低功率自旋操纵的重要性。
2022-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
High Field Anomalies of Equilibrium and Ultrafast Magnetism in Rare-Earth-Transition Metal Ferrimagnets
磁场高达30特斯拉的磁光光谱揭示了亚铁磁性稀土过渡金属合金TbFeCo的平衡和超快磁性的异常。特别是，在附近的磁化补偿温度，每个反铁磁耦合的Tb和FeCo子晶格的磁化显示三重磁滞回线。相反，国家的最先进的理论，解释这样的循环样品的不均匀性，在这里，我们表明，它们是一个固有的属性的稀土亚铁磁体。假设稀土离子是顺磁性的，并且在基态具有非零轨道动量，因此具有大的磁各向异性，我们能够再现实验观察到的平衡行为。同样的理论也能够描述实验观察到的临界减速的自旋动力学在附近的磁化补偿温度，强调的作用所发挥的作用，由轨道动量的静态和超快磁性的亚铁磁体。
2019-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast demagnetization of Pt magnetic moment in L1${}_0$-FePt probed by hard x-ray free electron laser
利用圆极化x射线自由电子激光在硬X射线区研究了5d过渡金属的超快磁化动力学。使用时间分辨X射线磁性圆二色性在Pt L ${}_3$边缘处确定L1 ${}_0$-FePt的光诱导退磁的衰减时间为$τ_\textrm{Pt} = 0.6\ \textrm{ps}$，而磁光克尔测量指示总磁化的衰减时间为$τ_\textrm{total} = 0.1\ \textrm{ps}$。首次证明了三维和五维单元之间存在光调制磁耦合的瞬态磁状态。
2018-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Driving Force of Ultrafast Magnetization Dynamics
用超短激光脉冲照射铁磁材料会导致飞秒时间尺度上的退磁。我们实现Elliott-Yafet型自旋翻转散射，介导的电子-电子和电子-声子碰撞，到一个自旋分辨玻尔兹曼方程的框架。考虑到三个相互耦合的水库，（i）自旋电子，（ii）自旋电子和（iii）声子，我们跟踪非平衡电子分布期间和之后的激光激发。我们确定的驱动力为超快磁化动力学的电子子系统之间的温度和化学势的平衡。这一原理可以用来很容易地预测在超短激光照射在任何材料的磁化淬灭的最大值，我们显示的例子3d-铁磁镍。
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Structural dynamics during laser induced ultrafast demagnetization
飞秒激光脉冲引起的超快磁化动力学的机制仍然是难以捉摸的，尽管对这一现象进行了二十年的深入研究。到目前为止，大多数实验集中在表征磁化和载流子动力学，而第一次直接测量的结构动力学在超快退磁只是最近才报道。本文研究了红外激光脉冲在Ni薄膜中引起的超快退磁过程，该过程同时表征了磁化和结构动力学。这是通过采用飞秒时间分辨X射线共振磁反射（tr-XRMR）作为探针技术。实验结果明确地揭示了亚皮秒磁化淬灭伴随着非磁性X射线反射率的强烈变化。这些变化随反射角而变化，并且已经观察到高达30 $\%$的变化。建模的X射线反射率的调查薄膜，我们可以重现这些变化的表观Ni层厚度的变化高达1 $\%$。扩展这些模拟到更大的入射角，我们表明，TR-XRMR可以用来区分目前讨论的模型描述的超快退磁现象之间的实验。
2017-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast thermally induced magnetic switching in synthetic ferrimagnets
合成亚铁磁体是由两个或多个具有不同磁矩的反铁磁耦合磁性子晶格形成的复合磁性结构。在这里，我们报告的原子自旋模拟的激光诱导磁化动力学在这样的合成ferrimag-nets，并证明，超短激光脉冲的应用导致亚皮秒磁化动力学和全光开关以类似的方式在ferrimagnetic合金。此外，我们提出了成功的激光诱导开关的基本材料特性，证明了使用合成亚铁磁体作为高密度磁存储元件而不需要写入场的可行性。
2014-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast laser driven ferromagnetic-antiferromagnetic skyrmion switching in 2D topological magnet
本文利用第一性原理、rt-TDDFT和原子自旋模拟，揭示了激光诱导单层CrInSe3发生显著电荷转移与磁交换切换，实现了二维拓扑磁体中铁磁至反铁磁斯格明子的超快反转，为拓扑磁性的超快控制提供了新方法。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Element selective ultrafast magnetization dynamics of hybrid Stoner-Heisenberg magnets
磁性材料中的Stoner和Heisenberg激发本质上是不同的。前者涉及交换分裂的有效减少，而后者包括自旋波的激发。在这项工作中，我们测试的影响，这两个激发在混合Stoner-Heisenberg系统FePd。我们提出了一个超快退磁动力学在这种合金，这代表了两个组件的强本地交换分裂的Fe，和在Pd的诱导极化的微观图片。我们确定自旋-轨道耦合和光学位间自旋转移是在超短时间尺度上退磁的两个主导因素。通过调节外部激光脉冲，可以操纵非本征的位间自旋转移，以在飞秒时间尺度上进行位选择性退磁，从而为合金中磁化动力学的光学和选择性控制提供最快的方式。值得注意的是，Fe和Pd物质的磁矩来源的巨大差异并不决定该合金中的初始磁化动力学。
2021-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Signatures of relativistic spin-light coupling in ultrafast magneto-optical pump-probe experiments
超快退磁的飞秒磁光泵浦-探测测量显示了磁光克尔响应的前100 fs中的有趣差异，这取决于泵浦和探测光束的偏振是平行还是垂直配置[Bigot等人，5，515（2009）]。从最广义的相对论性哈密顿量出发，着重讨论了超相对论性光自旋相互作用，并指出当抽运和探测偏振方向平行和垂直时，该耦合项将导致不同的光感生光磁场，从而解释了测量结果。我们还分析了其他泵浦-探测配置，其中泵浦激光器是圆偏振的，所采用的探头只包含线性偏振光，并表明可以预期类似的光磁效应。
2017-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Magnetoelastic Probing of Surface Acoustic Transients
我们利用全光瞬态光栅技术在镍薄膜中产生了面内磁弹性波。当在非晶玻璃基板上进行时，两种主要的磁致弹性激发可以由下面的弹性畸变共振驱动，即瑞利表面声波和表面掠扫纵波。一个施加的领域，定向在样品平面，选择性地调谐磁进动和弹性波之一之间的耦合，从而表现出选择性的共存，大振幅磁弹性波的激发。基于格林函数方法的分析计算证实了非平衡表面声学瞬态的产生。
2016-01-17 cond-mat.mtrl-sci
